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目的:为研究SDF-1/CXCR4生物轴介导骨髓间充质干细胞(Bone MarrowMesenchymal Stem cells,BMSCs)对缺血性脑损伤修复的作用,我们观察了BMSCs移植对大鼠缺血性脑损伤后损伤细胞的再生增殖作用并探讨SDF-1和CXCR4对BMSCs的迁移作用。 方法:以“四血管阻断法”制作大鼠前脑缺血/再灌注模型,于复灌1、3、7d(day,d)、1M(month,M)后灌注取脑,做石蜡切片,H-E染色观察细胞损伤情况;免疫组化染色观察大鼠海马各区SDF-1和CXCR4的分布情况以及表达变化;免疫印迹检测大鼠海马缺血损伤后SDF-1和CXCR4蛋白随时间推移的表达变化。体外培养和扩增成年雄性大鼠BMSCs;BrdU标记BMSCs,复灌1d后通过尾静脉移BMSCs(1×106/ml)、SDF-1+BMSCs,另设对照组于相同时间点通过尾静脉移植NS(生理盐水)。于移植后1d、3d、7d、1M灌注固定,取脑做石蜡切片,H-E染色观察损伤细胞的修复情况;BrdU免疫荧光染色,观察大鼠海马各区BMSCs的分布及扩增情况;免疫印迹检测移植BMSCs后1d、3d、7d和1M后SDF-1和CXCR4蛋白的表达,从而研究SDF-1/CXCR4轴在缺血性脑损伤中对BMSCs迁移的作用。 结果:1.缺血性脑损伤模型:(1)H-E染色观察显示:正常大鼠海马锥体细胞和齿状回颗粒细胞境界清楚,胞浆被染成淡红色,胞核成蓝色。脑缺血1d后海马CA1、CA3区可见细胞排列疏松、细胞数无明显变化,DG区细胞数和形态无明显改变;3d海马各区可见胞膜破裂、胞核深染;7d和1M均可见细胞排列杂乱,胞膜破裂,细胞界限不清。与1d比较,3d和1M有差异,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)免疫组织化学结果显示:大鼠海马CA区和DG区均可见SDF-1和CXCR4表达阳性的细胞,其胞浆呈棕黄色,DG区主要表达于齿状回颗粒细胞下层,SDF-1散在分布于CA区锥体细胞内和DG区颗粒细胞内,SDF-1表达阳性细胞数随时间而增长,与1d比较7d和1M差异有统计学意义(P<0.01);CXCR4的表达与1d比较1M差异有统计学意义(P<0.01)。模型组与正常组比较,SDF-1表达增高,3d、7d、1M有统计学意义(P<0.01);CXCR4表达增高,1M有统计学意义(P<0.05)。(3)免疫印迹显示:在脑缺血/再灌注损伤后1d、3d、7d和1M均可见SDF-1及CXCR4蛋白表达,且SDF-1随时间而增高,与1d比较复灌7d、1M SDF-1蛋白表达量明显增高,差异有统计学意义(P<0.01);CXCR4蛋白表达随时间而增加,但各组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。 2.分别移植NS(生理盐水)、BMSCs及SDF-1+BMSCs后缺血/再灌注模型大鼠海马各区BMSCs的分布,及SDF-1和CXCR4的表达:原代培养骨髓间充质干细胞约24h贴壁,细胞初为小圆细胞,约7-10d可铺满培养瓶,此时细胞多为多角形或梭行,呈集落状生长;传代培养于接种后24h贴壁,逐渐生长成多角形,梭形,胞体较原代略膨大,呈旋窝或平行状排列。移植NS、BMSCs、SDF-1+BMSCs后1d、3d、7d、1M,取脑,做石蜡切片,(1)H-E染色结果显示:每组损伤海马各区均可见细胞形态发生改变,细胞膜破裂,细胞界限不清,胞核深染。移植BMSCs后,海马区域损伤死亡细胞数目随着时间的延长而呈增加趋势,3d达高锋,之后死亡细胞数目呈下降趋,其中与1d比较3d、7d、1M有差异,差异有统计学意义(P<0.05);移植SDF-1+BMSCs后,海马区域死亡细胞数目随着时间的延长而呈增加趋势,3d达高峰,之后死亡细胞数目呈下降趋势,与1d比较7d、1M有差异,差异有统计学意义(P<0.05).。与NS组比较,BMSCs组在1d、3d、7d、1M有差异,差异有统计学意义(P<0.05);SDF-1+BMSCs组在各时间点均有差异,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)免疫荧光染色结果显示:移植NS后海马各区无BrdU阳性细胞;移植BMSCs、SDF-1+BMSCs后各时间点海马均可见BrdU阳性细胞,主要聚集于CA1区,随时间逐渐增多,CA3和DG区偶见阳性细胞,与1d比较3d、7d、1M有差异,差异有统计学意义(P<0.05);与BMSCs组比较,SDF-1+BMSCs组在1d和7d有差异,差异有统计学意义。(3)免疫印迹显示:移植BMSCs组各时间点大鼠海马均可见SDF-1及CXCR4蛋白表达,与1d比较7d和1M SDF-1蛋白表达增高,差异有统计学意义(P<0.01);CXCR4蛋白表达随时间而增加,但各组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。与NS组比较,移植BMSCs组SDF-1的表达在各时间点均有意义(P<0.01);CXCR4的表达无统计学意义(P>0.05)。 结论:SDF-1和CXCR4在缺血/再灌注损伤模型大鼠海马CA区和DG区均有表达,且SDF-1随时间推移而表达增高,而CXCR4的表达相对稳定;移植BMSCs,SDF-1+BMSCs后随SDF-1蛋白表达增高,BMSCs细胞数的表达也呈上升趋势,提示SDF-1/CXCR4轴在缺血性脑损伤过程中发挥一定作用,可诱导BMSCs向损伤区迁移,并促进损伤细胞的修复。